在人们的印象中,似乎是肌肉越多的动物奔跑起来的速度就会更快,那按照这个理论,大象和鲸鱼的速度应该比鹿或马更快才对。然而事实却是,像猎豹和羚羊这样中等个头的动物才是地球上跑得最快的。
这是为什么呢?近日,科学家们通过分析从果蝇到鲸鱼等近500种生物,终于解开了这个谜题:因为大型动物的肌肉细胞会更早耗尽能量。而有趣的是,通过此次研究的分析,科学家们或许还能估算出已经灭绝的恐龙的奔跑速度。 在此之前,对动物速度的研究总是集中在如哺乳动物的指定群体。但德国综合生物多样性研究中心(German Centre for Integrative Biodiversity Research)的动物学家 Myriam Hirt 表示,这类研究会限制住考察对象的体型范围,并且有可能因为他们的相似性而忽略许多其它因素,j2直播,所以参考性不强。 图丨德国综合生物多样性研究中心动物学家 Myriam Hirt 为了避免这种局限性,Hirt 和她的同事考察了各种生物的数据。无论是冷血动物还是温血动物;从地上爬的、到水里游的、到天上飞的;从体重小至30微克到重达100公吨的474种生物都是此次的研究对象。
如上图所示,当科学家们把动物的最大速度以其重量相比较时,得到了一个倒着的 U 形趋势图,即体型居中的动物速度更快。但 Hirt 认为并不能看出这种趋势与生物力学、动物身体的组成或者关节作用等有着直接的联系。 那么,为什么中等个头的动物往往速度更快呢?研究表明,这与动物肌肉组织中的代谢限制有着不可分割的关系。基于“快速收缩”肌肉纤维细胞的数量,把达到最大速度所需时间与细胞耗尽能量的时间进行比较,就能发现体型庞大的动物在奔跑中需要更多的“快速收缩”肌肉纤维,它们本应能够加速更久,但这些肌肉组织会很快耗尽氧气,产生疲劳感。因此,像大象和鲸鱼这样的大型动物,atv,远在达到理论最快速度之前,它们就已经跑到极限了。
图丨不同动物的极限速度对比 澳大利亚阳光海岸大学(University of the Sunshine Coast)生物物理学家 Christofer Clemente 认为,这项研究能作为一个好的开端,引导科学家们发现更多影响动物速度的因素,解开更多疑惑。例如为什么陆地上的温血动物常常比相同体型的冷血动物速度更快,但水栖生物则正好相反,等等。 英国皇家兽医学院的进化生物学家 John Hutchinson 也表示,找到限制动物加速度的原因一直都是个难题。他觉得这次的研究结论非常“大胆”,并且认为限制小型动物的速度的因素很有可能与大型动物截然不同。 Hirt 与她的同事说,他们的方法也适用于很早就已经灭绝的恐龙。他们估测重达 6 公吨的霸王龙的最高速度可能在每小时 27 公里左右,仅仅略高于普通人的跑步速度,比起世界纪录保持者 — 牙买加运动员博尔特更是差了一大截。而马里兰大学的脊椎动物古生物学家 Thomas R. Holtz Jr. 则表示,这也只是个粗略的估算,即便大小重量相仿,速度也可能相差甚远。
图丨霸王龙 Holtz 说,无论研究的总体结论是什么,动物们的速度都在很大程度上取决于自身的构造。人类与猎豹恰恰是个很好的例子:即便这次研究实验中的两人都重达 70 公斤,最高速度只能达到每小时 41 公里;然而最重的猎豹只有 65 公斤,时速却能达到人的三倍以上。 (责任编辑:本港台直播) |